磁控濺射相關(guān)

1、編輯課件1磁控濺射鍍膜磁控濺射鍍膜編輯課件2磁控濺射鍍膜技術(shù)的應(yīng)用1 12 23 34 4ContentsContents磁控濺射鍍膜的發(fā)展磁控濺射鍍膜的原理膜的檢測(cè)手段編輯課件3磁控濺射鍍膜的發(fā)展磁控濺射鍍膜的發(fā)展陰極濺射技術(shù)的發(fā)現(xiàn)與進(jìn)展 1842年格洛夫（Grove）在研究電子管陰極腐蝕問(wèn)題時(shí)，發(fā)現(xiàn)陰極材料遷移到真空管壁上來(lái)了，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了陰極濺射現(xiàn)象。 直到1877年才真正應(yīng)用于研究的濺射設(shè)備上。迄后70年中，由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，對(duì)濺射機(jī)理的認(rèn)同長(zhǎng)期處于模糊不清狀態(tài)，在1950年之前有關(guān)濺射薄膜特性的技術(shù)資料，多數(shù)是不可信的。 到了19世紀(jì)中期，陰極濺射技術(shù)發(fā)展也相當(dāng)緩慢，只是在化學(xué)活性極

2、強(qiáng)的材料、貴金屬材料、介質(zhì)材料和難熔金屬材料的薄膜制備工藝中，采用濺射技術(shù)。編輯課件4磁控濺射鍍膜的發(fā)展磁控濺射鍍膜的發(fā)展磁控濺射技術(shù)出現(xiàn)與進(jìn)展 通過(guò)把磁場(chǎng)應(yīng)用到設(shè)備中，在1970年出現(xiàn)了磁控濺射技術(shù)隨后商品化的磁控濺射設(shè)備供應(yīng)于世，大大地?cái)U(kuò)展了濺射技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域。 最近15年來(lái)，磁控濺射技術(shù)得到了飛速發(fā)展，并出現(xiàn)了一系列新的濺射技術(shù)，如:平衡磁控濺射技術(shù)、非平衡磁控濺、多靶非平衡磁控濺、反應(yīng)磁控濺、中頻磁控濺、脈沖磁控濺射。 隨著工業(yè)薄膜制備的需求和表面技術(shù)的發(fā)展，新型磁控濺射技術(shù)如高速濺射、自濺射和高功率脈沖磁控濺射等成為目前磁控濺射領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢(shì)。編輯課件5磁控濺射鍍膜原理磁控濺射鍍膜

3、原理 定義：在二極濺射中增加一個(gè)平行于靶表面的封閉磁場(chǎng)，借助于靶表面上形成的正交電磁場(chǎng)，把二次電子束縛在靶表面特定區(qū)域來(lái)增強(qiáng)電離效率，增加離子密度和能量，從而實(shí)現(xiàn)高速率濺射的過(guò)程，是物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）的一種。編輯課件6磁控濺射鍍膜原理磁控濺射鍍膜原理磁控濺射的工作原理是指電子在電場(chǎng)E的作用下，在飛向基片過(guò)程中與氬原子發(fā)生碰撞，使其電離產(chǎn)生出Ar正離子和新的電子；新電子飛向基片，Ar離子在電場(chǎng)作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射。在濺射 粒子中，中性的靶原子或分子 沉積在基片上形成薄膜，而產(chǎn) 生的二次電子會(huì)受到電場(chǎng)和磁

4、 場(chǎng)作用，產(chǎn)生E（電場(chǎng)）B （磁場(chǎng)）所指的方向漂移，簡(jiǎn) 稱EB漂移，其運(yùn)動(dòng)軌跡近似一條擺線。編輯課件7磁控濺射鍍膜原理磁控濺射鍍膜原理若為環(huán)形磁場(chǎng)，則電子就以近似擺線形式在靶表面做圓周運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)路徑不僅很長(zhǎng)，而且被束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi)，并且在該區(qū)域中電離出大量的Ar 來(lái)轟擊靶材，從而實(shí)現(xiàn)了沉積速率。隨著碰撞次數(shù)的增加，二次電子的能量消耗殆盡，逐漸遠(yuǎn)離靶表面，并在電場(chǎng)E的作用下最終沉積在基片上。由于該電子的能量很低，傳遞給基片的能量很小，致使基片溫升較低。編輯課件8膜的檢測(cè)手段膜的檢測(cè)手段硬度和彈性模量的檢測(cè)膜層與基底粘附性檢測(cè)膜成分的檢測(cè)膜層結(jié)構(gòu)的檢測(cè)退火后膜層性能的檢測(cè)編輯

5、課件9膜的檢測(cè)手段膜的檢測(cè)手段 硬度和彈性模量的檢測(cè)納米壓痕(nanoindentation)又稱深度敏感壓痕(depth sensing indentation)技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)。它可以在不用分離薄膜與基底材料的情況下直接得到薄膜材料的許多力學(xué)性質(zhì)。例如:彈性模量、硬度、屈服強(qiáng)度、加工硬化指數(shù)等等。在微電子科學(xué)、表面噴涂、磁記錄以及薄膜等相關(guān)的材料科學(xué)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。編輯課件10膜的檢測(cè)手段膜的檢測(cè)手段 膜層與基底粘附性檢測(cè)納米劃痕硬度計(jì)主要通過(guò)測(cè)量壓頭在法向和切向上的載荷和位移的連續(xù)變化過(guò)程,研究材料的摩擦性能、塑性性能和斷裂性能。在劃痕實(shí)驗(yàn)中,薄膜的損傷是由垂直

6、作用于薄膜表面并造成彈性一塑性形變的壓力、壓頭沿薄膜表面運(yùn)動(dòng)時(shí)切線方向的摩擦力和薄膜內(nèi)殘余應(yīng)力共同作用造成的。在較低的載荷下,薄膜開(kāi)始出現(xiàn)變形但仍完全保持與基底的附著,隨著載荷增加,薄膜以碎片、斷片等形式從基底脫落時(shí),即薄膜開(kāi)始與基底分離時(shí)對(duì)應(yīng)的載荷定義為臨界載荷Lc,它主要表征薄膜與基底的附著性能。編輯課件11膜的檢測(cè)手段膜的檢測(cè)手段 膜成分的檢測(cè)x射線衍射法（X-ray diffraction簡(jiǎn)稱XRD)可以進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)分析、物相分析x射線光電子譜(X-ray Photoelectron Spectroscopy簡(jiǎn)稱XPS)不僅能測(cè)定表面的組成元素，而且能確定各元素的化學(xué)狀態(tài)俄歇電子能譜(

7、AES)分析，可以有關(guān)固體表面和界面的元素種類，相對(duì)含量及化學(xué)狀態(tài)。有很高的微區(qū)分能力，或者說(shuō)有很高的橫向和沉積方向分辨能力編輯課件12膜的檢測(cè)手段膜的檢測(cè)手段 膜層結(jié)構(gòu)的檢測(cè)膜層結(jié)構(gòu)的檢測(cè)主要是用近平行的入射X 射線, 以掠入射的方式射入和中子掠入射鏡反射方法測(cè)定薄膜厚度和界面結(jié)構(gòu)掠入射X-ray反射(GIXRR) 當(dāng)X射線照到試樣上,如果試樣內(nèi)部存在納米尺寸的密度不均勻區(qū)(1-100nm),則會(huì)在入射X射線束周圍2-5的小角度范圍內(nèi)出現(xiàn)散射X射線.稱為掠入射X-ray反射。編輯課件13膜的檢測(cè)手段膜的檢測(cè)手段當(dāng)對(duì)薄膜樣品進(jìn)行XRR測(cè)量時(shí),由于空氣與薄膜、薄膜與襯底的X射線反射率不同,就會(huì)產(chǎn)

8、生XRR衍射峰。通過(guò)計(jì)算相鄰峰位之間的距離就可推算薄膜的厚度,通過(guò)峰的強(qiáng)度和面積就可以計(jì)算其界面粗糙度。如果在垂直于膜面方向上多層膜存在較好的周期性結(jié)構(gòu)(超晶格),在小角范圍內(nèi)還會(huì)出現(xiàn)布拉格衍射峰。編輯課件14膜的檢測(cè)手段膜的檢測(cè)手段中子掠入射鏡反射 中子沒(méi)有電荷，穿透本領(lǐng)強(qiáng)，許多固體材料對(duì)中子是透明的可有效的研究材料的深層界面結(jié)構(gòu)，同時(shí)可以獲取分層介質(zhì)各層的厚度、密度和界面粗糙度。 中子反射是作用在原子核上，在檢測(cè)輕元素（C、H、O、N）、同位素和原子質(zhì)量相近的元素（Fe-Co）上相比于X-Ray有較大的優(yōu)勢(shì)。 編輯課件15磁控濺射鍍膜技術(shù)應(yīng)用磁控濺射鍍膜技術(shù)應(yīng)用 磁控濺射膜涂層能改善材料的

9、表面性能，減少工件的摩擦和磨損，有效提高表面硬度、韌性、耐磨性和高溫穩(wěn)定性，大幅度提高涂層產(chǎn)品的使用壽命，節(jié)約資源，提高生產(chǎn)力，減少環(huán)境污染。 磁控濺射在PVD行業(yè)是應(yīng)用及研究最廣泛的，在裝飾、工模具鍍膜、太陽(yáng)能、幕墻玻璃、顯示屏等許多行業(yè)都有廣泛的應(yīng) 用。編輯課件16磁控濺射鍍膜技術(shù)應(yīng)用磁控濺射鍍膜技術(shù)應(yīng)用金屬基材裝飾膜顏色 金屬基材裝飾膜的種類及色調(diào)很多，下表列舉了部分金屬基材裝飾膜的種類及顏色。 編輯課件17磁控濺射鍍膜技術(shù)應(yīng)用磁控濺射鍍膜技術(shù)應(yīng)用在工模具上鍍膜 在工模具鍍膜除了可以提高硬度、降低摩擦系數(shù)、具有很好的耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)外，還可以增加模具脫模性、減少成型面損傷、維護(hù)高鏡面模具、維護(hù)特殊加工面、模仁配件可完成無(wú)油光滑。 編輯課件18磁控濺射鍍膜技術(shù)應(yīng)用磁控濺射鍍膜技術(shù)應(yīng)用太陽(yáng)能玻璃管上鍍膜 采用磁控濺射技術(shù)在玻璃管上鍍制AlN Al膜。太陽(yáng)能集熱真空管鍍膜主要是應(yīng)用其生產(chǎn)線具有自動(dòng)化程度好、性能先進(jìn)、優(yōu)質(zhì)品率高、質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)